Estudo de poluentes atmosféricos no outdoor e indoor de escolas aplicando técnicas de medição em tempo real e de sensoriamento remoto

Abstract

Poluentes atmosféricos como nanopartículas (N), black carbon (BC) e compostos orgânicos voláteis (COVs) são de importante compreensão para a saúde infantil devido às suas propriedades cancerígenas (N, COVs e BC), bem como podem ser causados ou intensificados sintomas irritativos (COVs e BC), cefaleia, asma, doenças pulmonares e cardíacas (BC). As partículas muito pequenas (N) ainda podem atingir os sistemas cardiovascular e cerebrovascular, e até mesmo prejudicar o desempenho escolar e cognitivo das crianças. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi estudar a qualidade do ar indoor (sala de aula) e outdoor (portão de acesso) em escolas, onde as crianças permanecem expostas aos poluentes por um longo período, e comparar os níveis entre os ambientes. Para isso, selecionamos duas escolas da Região Metropolitana de Porto Alegre – RMPA: uma em área urbana (Canoas); e outra em área rural (Nova Santa Rita); nas quais foram realizadas 11 campanhas quinzenais de amostragem dos poluentes atmosféricos estudados entre julho e dezembro de 2016. Em complemento, foram medidos NOx, NO2, NO e O3 e variáveis meteorológicas (temperatura, umidade relativa, radiação solar e velocidade do vento) coletados na RMPA. Foram aplicadas técnicas de sensoriamento remoto para a obtenção de imagens dos filtros de BC através de MEV. Os resultados apontam que no ambiente externo - outdoor da escola urbana os níveis máximos de BC e N ocorreram nas horas de rush, devido aos altos níveis das emissões veiculares. Na escola de Nova Santa Rita os níveis de BC e N foram ligeiramente mais baixos, possivelmente por ser um ambiente com pouca influência de fontes de emissão veicular. Por outro lado, os COVs apresentaram maiores concentrações no ambiente interior - indoor das duas escolas, as fontes de emissão destes se encontram dentro das salas de aula e não estão relacionadas com as fontes externas, ou seja, a geração dos COVs é independente de ter fontes de poluição urbana ou rural. Os níveis de BC em área urbana são regidos por fontes de emissões veiculares (outdoor), as quais são facilmente transferidas para o ar indoor, para onde podem carregar consigo outras partículas (contendo, por ex., Fe); além disso, sua dispersão é dificultada em dias frios e com menor velocidade do vento. Enquanto isso, as concentrações de COVs e N são determinadas por uma influência combinada de fontes de emissão, processos secundários de formação e meteorologia, refletindo em maior sensibilidade sob diferentes condições atmosféricas tanto outdoor quanto indoor nas áreas urbana e rural. Importa ressaltar que os dirigentes de escolas rurais devem estar atentos quanto aos níveis de COVs nas salas de aula; enquanto as escolas de centros urbanos devem triplicar a atenção, pois além de COVs há concentrações expressivas de N e BC decorrentes de emissões veiculares, principalmente nas horas de rush que coincidem com o início e fim das aulas, quando as crianças permanecem no outdoor diretamente expostas à poluição veicular.

Air pollutants as nanoparticles (N), black carbon (BC) and volatile organic compounds (VOCs) may have short and long-term adverse health effects, especially when it comes to children’s health. These pollutants are known to cause cancer and other health effects may include also eye, nose and throat irritation (VOCs and BC), headaches, asthma, pulmonary and cardiovascular diseases (BC). Air-pollution-sized nanoparticles (N) can also affect cerebrovascular system. It can negatively affect students’ learning and children’s cognition. The aim of this study was to verify and compare the indoor (classrooms) and outdoor (access gates) air quality in different schools, where the children remain exposed to air pollutants for long hours per day. Two schools in different areas of Porto Alegre Metropolitan Region (RMPA) were chosen: the first one in an urban area (Canoas) and the second one in a rural area (Nova Santa Rita). Eleven fortnightly samplings were conducted to evaluate N, BC and VOCs levels between July 2016 and December 2016. We also used data of gaseous pollutants (O3, NOx, NO2, and NO) and meteorological data (temperature, relative humidity, solar radiation and wind speed) collected in the same area. Remote sensing techniques and a scanning electron microscope (SEM) were used to obtain images of the black carbon filters. In the outdoor site of the urban school, the maximum levels of BC and N were registered in the rush hours due to a high level of vehicular carbon emissions. The lower levels of BC and N in Nova Santa Rita were attributed to the fact the school is located in a rural area, which assumes a less impacted environment. Nevertheless, this study indicates that these compounds are generated during the classroom activities, since the VOCs levels were higher in the two schools indoor sites. The black carbon particles in the urban area come from vehicle emissions (outdoor) and are easily transferred to the school indoor areas. These emissions can also carry other particles (e.g., Fe) and its dispersion can be hampered in cold days with low wind speed. VOCs and N concentrations are site-independent compounds influenced by several emission sources, reactions of primary pollutants and meteorology. It causes them to reflect with a high sensibility in different atmospheric conditions both in urban and rural areas (indoor and outdoor). We would like to emphasize that both rural and urban schools managers should be aware of the risks involving air pollutants in the classroom (especially VOCs). Urban schools boards should also remain vigilant on the expressive concentrations of N and BC near their access gates, arising from vehicle carbon emissions, which represents a risk for the children’s health.